多尺度分析平台 DIGIMAT 使用教程连载

CAE大拿

简介

本练习具有以下几个目标：

•熟悉DIGIMAT的图形用户界面;

•帮助了解First Psuedo-Grain Failure失效概念及其参数;

•是否定义了First Psuedo-Grain Failure 失效标准？

•帮助了解其如何获得在Digimat-MF中捕获的渐进失效(Progressive Failure Analysis)。

材料数据

本次实操练习中所研究的材料是聚酰胺(PA)-玻璃纤维(GF)复合材料，即按质量具有30％的玻璃纤维包裹体的聚酰胺基质。基质被定义为具有各向同性指数硬化的弹塑性材料，并且使用下表中的数值来定义2相材料。

表1：基质和夹杂材料的材料数据

玻璃纤维包裹体具有25的纵横比和（A11 = 0.8; A22 = 0.18; A33 = 0.02;非对角线项= 0）的取向张量。

关于失效的定义，将在任务中解释待使用的不同标准。现在，请记住，在相同的应力水平下，不管是复合材料中的纤维在加载方向上是对齐、横向或是随机分布，都不会发生失效。各向异性材料行为导致各向异性失效特性。

FPGF模型

对于像PA-GF这样的复合材料来说，失效通常是存在于损坏之前的一种现象，我们可以说失效在某种意义上是渐进的。到目前为止，可用的失效标准只能估计有效的失效，而不能估计损坏之前的失效。从某种意义上说，FPGF模型可以同时考虑这两种现象，尽管它不能在实质上替代损坏模型。

需要提醒的是，FPGF模型由一组伪晶粒Psuedo-Grain表示纤维的取向分布，其中纤维完全对齐。随着应力和/或应变的增加，一旦满足失效，伪晶粒Psuedo-Grain就会一次被删除一个（见下图）。这解释了FPGF模型实质上是如何工作的。

         

图1：FPGF模型的机制  

这种模型让人感兴趣是在一个完全对齐的复合材料上在复合层面上应用了一个失效标准。这种做法很有趣，因为在受控对准和横向条件下比任何其他条件更容易在实验中在复合材料上测量失效，并且在相中定义失效标准更困难。

FPGF模型由两个参数定义：

•失效重量，代表Pseudo-Grain失效时的刚度损失

•临界失效，代表对于待删除的积分点Pseudo-Grain失效的比例（被认为失效）。

它们或多或少地推动失效传播的快速性以及失效期间部件的明显刚度损失。

最后注意，每个积分点上使用的伪晶粒数量是定义的角度增量数的函数。该参数默认设置为6。如果使用FPGF失效标准，建议将其定义为12。如果使用FPGF模型，则最大值为16。

作业（1）

1、在上面定义的复合材料的Digimat-MF中运行单轴加载模拟，目前没有定义任何失效标准。同样可使用上面给出的纤维取向张量。

2、绘制与本运行相关的应力 - 应变曲线。它应该与下面的曲线相匹配。

3、如图所示，估算在复合材料可能失效时的应力值（在应力 -应变曲线达到渐近线之前一点点）。

图2：破裂时无失效标准+应用压力定义的应力 - 应变曲线

作业（2）

1、使用之前确定的应力值，定义复合材料主应力响应的简单失效标准，并运行此新模拟。

2、在作业（1）中绘制的图上，添加此运行的应变曲线。观察到什么特别的地方吗？如果认为复合材料没有破裂，建议再绘制一张图，这次的失效标准与应变曲线。

作业（3）

1、再次使用已确定的断裂应力值，在应力中使用纤维的局部轴创建FPGF失效标准，并将其分配给复合材料。使用0.75作为FPGF模型两个参数的起始值。

2、通过将两个FPGF参数的值减小到0.25（一次作一个改变）来研究这两个FPGF参数。有没有观察到复合材料行为的变化？

表2：测试FPGF模型并理解这些参数的影响的三组不同的FPGF参数。

图3：FPGF模型参数的影响概述

正如在图3中观察到的那样，减少失效重量（FW）参数往往会减弱复合材料行为。当伪晶粒失效时，它们减轻了伪晶粒刚度的（1-FW）％。这有效地有助于软化材料。

另外，还可以观察到，降低临界失效参数可以影响复合材料断裂的时间，因为它显示了失效伪晶粒必须达到的比例，以便使积分点断裂。

备注

由于Digimat-MF运行在达到标准判据而失效时不会停止，因此在应力-应变曲线上看不到失效。为了确认失效，必须绘制fA图，fA图对应于在t处的应力值与为失效而定义的应力值的比率。但是，当使用FPGF失效标准时，曲线将在断裂的地方停止。可以通过绘制FPGF输出结果（FPGF-B）来确认失效。

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楼主，我有个问题要问，在使用digimat FE的微观模型中，填充相的形状可以使用CAD导入，但是我使用CAD导出igs和iges文件在digimat中都识别不了，显示CAD文件无法转换，这应该怎么办？

玄天帝

谢谢分享，学习

Inner-JJ

谢谢分享，学习

Boringcoca

请问楼主 硬化模量、硬化指数、线性硬化模量的参数是怎么计算得到的呢？